基于团簇加连接原子模型对TC21钛合金的成分优化
文档名：基于团簇加连接原子模型对TC21钛合金的成分优化
摘要：运用源自最成熟Ti-6Al-4V合金的双团簇成分式,解析了高损伤容限的双相TC21(Ti-6Al-2Zr-2Sn-2Mo-2Nb-1.5Cr)钛合金成分,指出其成分式由13个α-Ti和4个β-Ti结构单元构成.与Ti-6Al-4V相比,β-Ti结构单元从5减少到4,但是引入了更多的β稳定元素,使得该合金具有更好的强塑性.在此基础上,本工作将TC21的β-Ti团簇式内各β稳定元素原子等比例配比以增加混合熵,大量增加Zr含量以进一步提升β相稳定性,设计了团簇式为α-{(AlTi2)}13+β-{[(Al-(Ti12Zr2)]Sn0.75Mo0.75Nb0.75Cr0.75}4(原子分数)的新合金TC21Z2,相应质量分数为Ti-5.9Al-5.4Zr-2.6Sn-2.1Mo-2.0Nb-1.1Cr.采用真空铜模倾铸工艺进行样品制备,进而研究了合金的铸态组织和拉伸力学性能.研究发现,TC21Z2铸态组织为α+少量细针状α'马氏体+少量β相,其抗拉强度约为1289MPa,屈服强度约为1181MPa,伸长率约为1.4％,强度和塑性均高于同样状态下TC21合金.
Abstract：Thecompositionofhigh-damage-tolerancedual-phaseTC21(Ti-6Al-2Zr-2Sn-2Mo-2Nb-1.5Cr)wereanalyzedonthebasisofthedual-clusterformulaofTi-6Al-4V,consistingof13α-Tiand4β-Tiunit.Itsβ-Tiunitisreducedfrom5to4comparedwithTi-6Al-4V,whileaddingmoreβ-stabilizingelementstoenhancethestrengthandplasticity.Subsequently,theatomsofeachβ-stabilizingelementwithintheβ-TiclusterformulaofTC21wereproportionedequallytoincreasethemixingentropy,andmoreZrcontentwasincreasedtosubstantiallyenhancetheβ-phasestability,givingtheclusterformulaasα-{(AlTi2)}13+β-{[(Al-(Ti12Zr2)]Sn0.75Mo0.75Nb0.75Cr0.75}4(atomfraction),namedasTC21Z2,withthecorrespondingmassfractionofTi-5.9Al-5.4Zr-2.6Sn-2.1Mo-2.0Nb-1.1Cr.Thesampleswerepreparedbyusingvacuumcoppermoldpouringprocessandtheas-castmicrostructureandtensilemechanicalpropertiesofthealloywerestudied.Resultsshowthattheas-castmicrostructureofTC21Z2iscomposedofα+α'martensite+asmallamountofβphases,anditsultimatetensilestrength,yieldstrengthandelongationare1289,1181MPaand1.4％,respectively.ItsstrengthandplasticityarebetterthanthoseoftheTC21atthesamestate.
作者：朱智浩 陈志鹏 宋梦凡 刘田雨 张爽 董闯 Author：ZHUZhihao CHENZhipeng SONGMengfan LIUTianyu ZHANGShuang DONGChuang
作者单位：大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性教育部重点实验室,辽宁大连116024沈阳铸造研究所有限公司高端装备轻合金铸造技术国家重点实验室,沈阳110022大连交通大学材料科学与工程学院,辽宁大连116028大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性教育部重点实验室,辽宁大连116024;大连交通大学材料科学与工程学院,辽宁大连116028
刊名：材料工程 ISTICEIPKU
Journal：JournalofMaterialsEngineering
年，卷(期)：2024, 52(5)
分类号：TG146.2
关键词：钛合金团簇加连接原子模型成分式显微组织力学性能
Keywords：titaniumalloycluster-plus-glue-atommodelcompositionformulamicrostructuremechanicalproperty
机标分类号：TG146.23O641.4O469
在线出版日期：2024年7月3日
基金项目：大连市科技创新基金重点学科重大课题，国家重点基础研发项目基于团簇加连接原子模型对TC21钛合金的成分优化[
期刊论文]材料工程--2024, 52(5)朱智浩陈志鹏宋梦凡刘田雨张爽董闯运用源自最成熟Ti-6Al-4V合金的双团簇成分式,解析了高损伤容限的双相TC21(Ti-6Al-2Zr-2Sn-2Mo-2Nb-1.5Cr)钛合金成分,指出其成分式由13个α-Ti和4个β-Ti结构单元构成.与Ti-6Al-4V相比,β-Ti结构单元从5减少到4,但是引入了...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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基于团簇加连接原子模型对TC21钛合金的成分优化Composition optimization of TC21 titanium alloy based on cluster-plus-glue-atom model
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